east托卡马克装置首次验证“密度自由区”

EAST托卡马克装置这次在全超导运行上给受控核聚变研究带来了重要突破。这种装置通过强磁场约束高温等离子体,试图在地球上实现太阳一样的清洁能量供给。 我国的研究团队凭借着中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所拥有的EAST装置,把受控核聚变模拟实验往前推进了一大步。虽然以前的研究已经发现等离子体密度一旦超过某个极限就会破裂,但大家一直没搞清楚背后的物理原理。 这个问题让中国科研人员动了脑筋。他们发现,密度极限跟等离子体和装置壁材料的相互作用有很大关系。以往只知道现象,现在他们提出了一个叫PWSO的理论模型,首次证明是边界杂质引起的辐射不稳定性导致了密度极限。这为后续的技术攻关找到了方向。 在搞清楚机理的基础上,他们利用EAST的全金属壁环境,通过电子回旋共振加热和预充气协同启动等手段,有效降低了杂质溅射。这样一来,等离子体破裂的时间被延缓了。 接着,他们又对靶板的物理条件进行了精细调控,成功抑制了钨杂质的溅射过程。这让等离子体平稳地突破了原有密度极限,进入了以前没见过的“密度自由区”。实验数据和PWSO理论预测非常吻合,这是托卡马克装置上首次验证到“密度自由区”的存在。 这个成果意义重大:它让我们对等离子体边界物理有了更深的理解;证明通过主动调控边界条件可以克服密度极限;也展示了我国在大型聚变实验装置上的科研实力。 这次研究是由中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所牵头,联合华中科技大学、法国艾克斯-马赛大学等机构共同完成的。这离不开国家磁约束聚变专项的支持和EAST装置近年来在长脉冲高参数运行方面的积累。 虽然可控核聚变离应用还有不少技术难题要攻克,但是这次在EAST上取得的基础物理突破为建造更高参数的聚变工程实验堆打下了基础。这也预示着我们在探索终极能源的道路上又向前迈进了一步。 从理论创新到实验验证,中国科研团队在EAST托卡马克装置上的表现体现了在重大科学前沿领域的创新活力。这些探索将为高质量发展注入源源不断的动力。